DE10012072A1 - Inline-Mischer - Google Patents

Abstract

Kontinuierlich arbeitender Mischer, enthaltend einen Geschlossenen Mischgutbehälter (5) mit zumindest einem Zulauf (9, 10) und zumindest einem Ablauf (9, 10) und ein Mischwerk (3), das zumindest zwei Mischwerkzeuge (1, 8) aufweist, wobei das Mischwerk (5) selbst drehbar ist und die Mischwerkzeuge (1, 8) um ihre eigene Achse drehbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden Mischer.

Bei der Herstellung von homogenen Mischgütern in der Chemie-, Kunststoff-, Pharmazie-, Kosmetik-, Elektrofografie-, Nahrungsmittelindustrie und artverwandten Industriezweigen werden derartige Mischer eingesetzt, zum Mischen und Dispergieren von leicht flüssigen bis pastenförmigen Massen und Suspensionen.

Hierzu sind beispielsweise aus der EP-0 645 179 A1 Mischer bekannt, die aus einer Mischtrommel bestehen, in der zentrisch eine Welle angeordnet ist, auf der Mischwerkzeuge befestigt sind. Diese Welle mit den Mischwerkzeugen wird über ein Antriebssystem aus Elektromotor, Keilriemenantrieb und Untersetzungsgetrieben angetrieben. Durch die besondere Formgebung der Mischwerkzeuge und deren Anordnung auf der Welle wird das Mischgut intensiv durchwirbelt. Zur Verbesserung des Grades der Homogenisierung ist es bei den Mischern üblich quer zu den achsial verlaufenden Mischwerkzeugen Mühlen anzuordnen, denen die Mischkomponenten durch die Mischwerkzeuge zugeführt werden. Dabei werden verschiedene Arten von Mühlen eingesetzt, wie beispielsweise Reibmühlen, Rotor-Stator-Mühlen, Messermühlen oder Stiftmühlen, die einen ringförmigen Stator aufweisen, der mit parallel zueinander angeordneten zylindrischen Stiften versehen ist. Innerhalb dieses Stators ist ein Rotor in Form einer Scheibe angeordnet, an deren Umfang einige parallel zu den Stator-Stiften angeordnete, zylindrische Stifte angebracht sind, die unter Freilassung eines kleinen Spaltes an den Stator-Stiften vorbeilaufen. Die einen Mahlspalt zu den Stiften des Stators begrenzenden Elemente des Rotors sind durch etwa radial zu seiner Achse verlaufende Flügel gebildet, deren radial äußere Enden eine Schneidkante aufweisen. Die Stifte des Stators sind mit Kanten versehen, die den radial äußeren Enden der Flügel zugeordnet sind. Der Rotor innerhalb des Stators ist im wesentlichen offen ausgebildet, wie dies in der EPA-0 200 003 beschrieben ist.

Aus der EP-A-0 474 102 ist eine Mühle mit mahlenden Elementen bekannt, die so an dem Mischer angeordnet ist, daß die Mühlwerkzeuge zwischen dem Behälter und den Mahlelementen bewegt werden können. Die Mühle umfaßt zwei konzentrisch angeordnete Mahlelemente, die gegeneinander frei beweglich sind. Mindestens eines dieser Mehlelemente erlaubt eine Produktbewegung in axialer und radialer Richtung, während das weitere Mahlelement nur axial durchströmbar ist. Das eine Mahlelement ist als Rotor und das andere Mahlelement als Stator ausgebildet.

EP-A-0 836 880 beschreibt einen Mischer zur kontinuierlichen Verarbeitung von fließfähigem Material, wobei die Mischerarme über die Länge und den Umfang der Mischerwelle so verteilt sind, daß die Projektionen der Mischerarme in eine Ebene senkrecht zur Mischerwelle untereinander verschiedene Winkel alpha_i im Bereich von 60° bis 195°, mit i ≧ 3, einschließen. In einer Weitergestaltung liegen sich von zumindest zwei Mischerarmen die Prokjektionen in die Ebene senkrecht zur Mischerwelle diametral gegenüber. Es gilt dann, daß die übrigen Mischerarme so über den Umfang und über die Länge der Mischerwelle verteilt sind, daß ihre Projektionen in die Ebene senkrecht zur Mischerwelle Winkel alpha ungleich 180° miteinander einschließen.

Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand dieser Erfindung ist ein kontinuierlich arbeitender Mischer enthaltend einen geschlossenen Mischgutbehälter mit zumindest einem Zulauf und zumindest einem Ablauf und ein Mischwerk, das zumindest zwei Mischwerkzeuge aufweist, wobei das Mischwerk selbst drehbar ist und die Mischwerkzeuge um ihre eigene Achse drehbar sind.

Bei dem Mischgutbehälter handelt es sich um einen beliebig gestalteten Mischgutbehälter, der vorzugsweise als zylinderförmiger Mischgutbehälter ausgebildet ist, der senkrecht oder vertikal arbeiten kann. Der Mischgutbehälter kann auch ganz oder teilweise von einem Doppelmantel umgeben sein, indem sich ein Heiz- oder Kühltransfermedium befinden kann, um den Mischgutbehälter bei einer bestimmten Temperatur eines Temperaturbereich von vorzugsweise -10°C bis +250°C zu halten. Der geschlossene Mischgutbehälter weist zumindest einen Zulauf und zumindest einen Ablauf auf, wobei die Anordnung keine Rolle spielt, das heißt an welcher Stelle des Mischgutbehälters der Zulauf oder Ablauf an dem Mischgutbehälter angeordnet ist. Bei einer vertikalen Ausrichtung des Mischgutbehälters ist der zumindest eine Zulauf oben und der zumindest eine Ablauf unten, die Anordung kann aber auch umgekehrt sein, also der zumindest eine Zulauf unten und der zumindest ein Ablauf oben, da die Förderung des Mischguts von der Funktion und Anordnung der Mischwerkzeuge abhängt. Falls der Mischgutbehälter horizontal angeordnet ist, sind der zumindest eine Zulauf oder der zumindest eine Ablauf vorzugsweise an den jeweiligen Enden des Mischgutbehälters, sie können sich jedoch auch an einer beliebigen Stelle des Mischgutbehälter befinden, je nachdem wie die Funktionsweise und die Ausbildung der Mischwerkzeuge ist. Es können auch jeweils vorzugsweise 2, 3 oder 4 Zuläufe oder vorzugsweise 2, 3 oder 4 Abläufe vorhanden sein, wobei die Zahl der Zuläufe nicht mit den Abläufen und umgekehrt identisch sein muß. Das Mischwerk enthält vorzugsweise ein Planetengetriebe, das es ermöglicht, daß das Mischwerk selbst drehbar ist und die Mischwerkzeuge, die im Mischwerk enthalten sind, um ihre eigene Achse drehbar sind.

Der erfindungsgemäße Mischer zeichnet sich durch eine funktionsgerechte Konstruktion aus und gewährleistet eine schnelle und gleichmäßige Durchmischung und Förderung des Mischgutes. Der kontinuierlich arbeitende Mischer enthält ein drehbares Mischwerk, das zumindest zwei Mischwerkzeuge, aber auch vorzugsweise drei, vier oder fünf etc. Mischwerkzeuge aufweisen kann, welche um ihre Drehachsen mit gleicher oder unterschiedlicher Drehzahlen drehen können und vorzugsweise, falls nicht direkt angetrieben, mittels eines gemeinsamen Getriebes in Wirkverbindung stehen. Die Drehrichtung der Mischwerkzeuge ist vorzugsweise entgegengesetzt zum Mischwerk. Die Mischwerkzeuge können aber auch dieselbe Drehrichtung aufweisen wie das Mischwerk. Des weiteren können die Mischwerkzeuge in entgegengesetzter Drehrichtung zueinander drehen, wobei die Drehrichtung des Mischwerks sowohl in die eine Richtung als auch in die dazu entgegengesetzte Richtung drehen kann. Die Drehzahl der Mischwerkzeuge ist bevorzugt höher als die Drehzahl des Mischwerks. Die Drehzahl des Mischwerks kann aber auch höher als die Drehzahl der Mischwerkzeuge sein. Die Drehzahl des Mischwerks kann aber auch gleich wie die Drehzahl der Mischwerkzeuge sein. Die Drehzahl der Mischwerkzeuge kann unterschiedlich voneinander sein, das heißt, daß ein Mischwerkzeug schneller dreht wie das andere Mischwerkzeug. Die Mischwerkzeuge können gleich oder verschieden ausgebildet sein. So kann das eine Mischwerkzeug als Mischstern ausgebildet sein, während das andere Mischwerkzeug als ein Wirbler ausgebildet ist. Weiter können die Mischwerkzeuge vorzugsweise als Dissolver, wie Dissolverscheiben, die fein- und grobverzahnt sein können, Kreuzbalken, Kombischeibe, Butterflyrührer, Kleeblattrührer, Z-förmige Mischelemente, Gitterrührwerk, Stabrührwerk, Propeller, Dispergierelemente, Schneckenbandmischwerk, Schneckensegmentmischwerk, Paddelmischwerk, Pflugscharen und weitere spezielle Mischflügelformen ausgebildet sein. Bevorzugt sind Mischwerkzeuge, die als Kreuzbalken und/oder Dissolver ausgebildet sind. Vorzugsweise können die Kreuzbalken beliebig anstellbar sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein Mischwerkzeug auch als Dissolver, vorzugsweise mit zumindest einem darüber oder darunter angeordnetem Propeller, ausgebildet sein und das andere Mischwerkzeug kann als Kreuzbalken ausgebildet sein, wobei die Kreuzbalken vorzugsweise beliebig anstellbar sind. Zusätzlich zu den Mischwerkzeugen kann auch noch ein Abstreifer vorhanden sein, der die Wand des Mischgutbehälter abstreift und damit eine noch bessere Durchmischung des Mischgutes gewährleistet. Das Mischgut wird in der gleichen Menge zugegeben, in der es auch entnommen wird.

Bei zumindest zwei Mischwerkzeugen kann die Drehzahl des ersten Mischwerkzeugs um einen vorgegebenen Faktor größer sein als die Drehzahl des zweiten Mischwerkzeugs. Bei einer der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen, bei der ein Mischwerkzeug ein Dissolver ist und das andere Mischwerkzeug ein Kreuzbalken ist, dreht sich der Dissolver vorzugsweise schneller als der Kreuzbalken, es kann sich aber auch der Kreuzbalken schneller drehen wie der Dissolver, dabei können beide die gleiche Drehrichtung aufweisen oder auch eine zueinander entgegengesetzte Drehrichtung aufweisen. Jedes Mischwerkzeug kann auch einen eigenen Antrieb, vorzugsweise einen Motor, aufweisen. Es ist zumindest ein Motor, insbesondere ein Elektromotor zum Antreiben des Mischwerks vorgesehen und das Mischwerk mit angeordnetem Getriebe für die zumindest zwei drehbaren Mischwerkzeuge wird gleichfalls von diesem Motor angetrieben. Das Getriebe ist in zweckmäßiger Weise am Mischwerk angeordnet. Das Mischwerk weist ein im wesentlichen rotationssymmetrisches und/oder zylindrisches Gehäuse auf, welches eine Kapselung des darin angeordneten Getriebes sowie der Lagerung und Abdichtung, was insbesondere eine elastische Lagerung und Abdichtung der Mischwerkzeuge gewährleistet. Das Eindringen von Mischgut, Schmutz oder dergleichen in das Innere des Mischwerks wird somit in besonders zweckmäßiger Weise vermieden. Das Mischwerk ist an der Unterseite einer Tragevorrichtung bevorzugt mittels vorzugsweise eines Großwälzlagers drehbar gelagert, während der zumindest eine Antriebsmotor auf der Oberseite der genannten Tragevorrichtung angeordnet ist, wobei eine Antriebswelle vom Antriebsmotor durch die Tragevorrichtung nach unten zum Mischwerk geführt wird.

Vorteile des erfindungsgemäßen kontinuierlich arbeitenden Mischers ist, daß er beim Mischen und Fördern keinen Totraum aufweist und so gut wie keine Lufteinschlüsse im Mischgut auftreten. Des weiteren arbeitet der erfindungsgemäße Mischer von drucklos bis zu einem Druck von 0 bis 250 bar, bevorzugt 0 bis 100 bar, besonders bevorzugt 0 bis 50 bar. Des weiteren kann der erfindungsgemäße kontinuierlich arbeitende Mischer das Mischgut, während dem Mischen, in jede Richtung fördern.

Fig. 1 und 2 zeigen eine seitliche Ansicht des Mischers, wobei der Mischgutbehälter teilweise geschnitten dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt den Mischer mit einem Mischgutbehälter 5, auf welchem oben ein insbesondere elektrischer Antriebsmotor 6 angeordnet ist, von dem eine Antriebswelle 7 in den Mischgutbehälter 5 hereinführt, um das Mischwerk mit dem Planetengetriebe 3 anzutreiben. Des weiteren weist der Mischgutbehälter 5 einen Zulauf bzw. Ablauf 9 und einen Zulauf bzw. Ablauf 10 auf. Das mittels des Antriebsmotors 6 drehbare Mischwerk 3 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der vertikalen Drehachse ausgebildet und enthält ein Gehäuse zur dichten Kapselung der im Inneren angeordneten und nachfolgend noch zu erläuternden Komponenten. Das innerhalb des Mischwerks 3 gekapselt angeordnete Getriebe ist somit vor Verschmutzungen und Eindringen von Fremdkörpern oder Teilen des Mischgutes gesichert. Des weiteren wird das Mischwerk 3 mit Planetengetriebe mittels Abdichtungen 4 zur Antriebswelle 7 vom Mischgut abgedichtet.

Der Mischwerk 3 trägt an seiner Unterseite ein erstes Mischwerkzeug 1, welches bevorzugt als Rührwerk mit Kreuzbalken 2, ausgebildet ist, die beliebig schräg angestellt werden können und das um seine Drehachse im Mischwerk 3 drehbar gelagert ist. Bei eingeschaltetem Antriebsmotor 6 dreht sich das Mischwerk 3 um seine Drehachse und gleichzeitig dreht aufgrund einer getrieblichen Wirkverbindung das ersten Mischwerkzeug 1. Vorzugsweise diametral zum ersten Mischwerkzeug 1 weist das Mischwerk 3 ein zweites Mischwerkzeug 8 auf, welches um seine Drehachse drehbar ist. Das zweite Mischwerkzeug 8 ist in zweckmäßiger Weise auch als Rührarm mit Kreuzbalken 2, die vorzugsweise beliebig anstellbar sind, ausgebildet und dreht mit einer vorgegebenen Drehzahl um seine Drehachse, welche vorzugsweise, in einer besonderen Ausgestaltung, um einen vorgegebenen Faktor größer sein kann als die Drehzahl des ersten Mischwerkzeuges 1. Die beiden Mischwerkzeuge 1 und 8, die vorzugsweise ineinander greifen, sind mittels eines mit Mischwerk 3 angeordneten Getriebes gekoppelt. Über den Anstellwinkel der Kreuzbalken kann auch die Förderrichtung des Mischguts gesteuert werden.

Fig. 2 zeigt den Mischer mit einem Mischgutbehälter 5, auf welchem oben zwei insbesondere elektrische Antriebsmotoren angeordnet sind, wobei von Antriebsmotor 6 eine Antriebswelle 7 in den Mischgutbehälter 5 hereinführt, um das Mischwerk mit dem Planetengetriebe 3 anzutreiben, während der andere Antriebsmotor das Mischwerkzeug 8, einen Dissolver mit zusätzlich angeordnetem Propeller, direkt antreibt. Des weiteren weist der Mischgutbehälter 5 einen Zulauf bzw. Ablauf 9 und einen Zulauf bzw. Ablauf 10 auf. Das mittels des Antriebsmotors 6 drehbare Mischwerk 3 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der vertikalen Drehachse ausgebildet und enthält ein Gehäuse zur dichten Kapselung der im Inneren angeordneten und nachfolgend noch zu erläuternden Komponenten. Das innerhalb des Mischwerks 3 gekapselt angeordnete Getriebe ist somit vor Verschmutzungen und Eindringen von Fremdkörpern oder Teilen des Mischgutes gesichert. Des weiteren wird das Mischwerk 3 mit Planetengetriebe mittels Abdichtungen 4 zur Antriebswelle 7 vom Mischgut abgedichtet.

Der Mischwerk 3 trägt an seiner Unterseite ein erstes Mischwerkzeug 1, welches bevorzugt als Rührwerk mit Kreuzbalken 2, ausgebildet ist, die beliebig schräg angestellt werden können und das um seine Drehachse im Mischwerk 3 drehbar gelagert ist. Bei eingeschaltetem Antriebsmotor 6 dreht sich das Mischwerk 3 um seine Drehachse und gleichzeitig dreht aufgrund einer getrieblichen Wirkverbindung das ersten Mischwerkzeug 1. Vorzugsweise diametral zum ersten Mischwerkzeug 1 weist das Mischwerk 3 ein zweites Mischwerkzeug 8 auf, welches um seine Drehachse drehbar ist. Das zweite Mischwerkzeug 8 ist in zweckmäßiger Weise als Dissolver mit darüber oder darunter angeordnetem Propeller ausgebildet und dreht mit einer vorgegebenen Drehzahl um seine Drehachse, welche vorzugsweise, in einer besonderen Ausgestaltung, um einen vorgegebenen Faktor größer sein kann als die Drehzahl des ersten Mischwerkzeuges 1. Die beiden Mischwerkzeuge 1 und 8 greifen vorzugsweise ineinander.

Das Getriebe ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß die Drehzahl des zweiten Mischwerkzeugs 8 um einen vorgegebenen Faktor, welcher vorzugsweise zwischen drei bis zwanzig liegt und zweckmäßig in der Größenordnung von sechs vorgegeben ist, schneller als das erste Mischwerkzeug 1 ist. Dreht das Mischwerk 3 beispielsweise mit einer Drehzahl von 15 Upm, so liegt die Drehzahl des ersten Mischwerkzeuges 1 entsprechend der vorgegebenen Getriebeübersetzung bei 40 Upm. Ist in dieser zweckmäßigen Ausgestaltung mittels des Getriebes ein Übersetzungsfaktor von 6 vorgegeben, so beträgt die Drehzahl des zweiten Mischwerkzeugs 8 240 Upm.

Claims (10)

1. Kontinuierlich arbeitender Mischer enthaltend einen geschlossenen Mischgutbehälter (5) mit zumindest einem Zulauf (9, 10) und zumindest einem Ablauf (9, 10) und ein Mischwerk (3), das zumindest zwei Mischwerkzeuge (1, 8) aufweist, wobei das Mischwerk (3) selbst drehbar ist und die Mischwerkzeuge (1, 8) um ihre eigene Achse drehbar sind.

2. Kontinuierlich arbeitender Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (1, 8) Kreuzbalken (2) aufweisen.

3. Kontinuierlich arbeitender Mischer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzbalken (2) der Mischwerkzeuge (1, 8) beliebig schräg anstellbar sind.

4. Kontinuierlich arbeitender Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (1, 8) verschieden sind.

5. Kontinuierlich arbeitender Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den Mischwerkzeugen (1, 8) ein Mischwerkzeug ein Dissolver (8) und das andere Mischwerkzeug ein Kreuzbalken (1) ist.

6. Kontinuierlich arbeitender Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Mischwerkzeuge (1, 8) entgegengesetzt zum Mischwerk (3) ist.

7. Kontinuierlich arbeitender Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Mischwerkzeuge (1, 8) dieselbe Drehrichtung ist, die das Mischwerk (3) aufweist.

8. Kontinuierlich arbeitender Mischer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Mischwerkzeuge (1, 8) in entgegengesetzter Drehrichtung zueinander verläuft.

9. Kontinuierlich arbeitender Mischer nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (1, 8) mit voneinander unterschiedlicher Drehzahl drehen.

10. Kontinuierlich arbeitender Mischer nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge (1, 8) mit höherer Drehzahl drehen als das Mischwerk (3).